📘 પ્રકરણ ૪: ચુંબકને જાણીએ
📝 “ચાલો મેળવેલ જ્ઞાનને સમૃદ્ધ બનાવીએ” (સ્વાધ્યાયના પ્રશ્નોત્તર)
પ્રશ્ન ૧. ખાલી જગ્યાઓ પૂરો:
- (i) બે ચુંબકના અસમાન ધ્રુવો એકબીજાને આકર્ષે છે, જ્યારે સમાન ધ્રુવો એકબીજાને અપાકર્ષે છે.
- (ii) તે સામગ્રી જે ચુંબક તરફ આકર્ષાય છે, તેમને ચુંબકીય સામગ્રી કહેવામાં આવે છે.
- (iii) હોકાયંત્રની સોય ઉત્તર-દક્ષિણ દિશામાં જ સ્થિર થાય છે.
- (iv) ચુંબકમાં હંમેશાં બે ધ્રુવો હોય છે.
પ્રશ્ન ૨. નીચેના વિધાનો સાચાં [T] છે કે ખોટાં [F] તે જણાવો:
| ક્રમ | વિધાન | સાચું / ખોટું |
|---|---|---|
| (i) | કોઈ ચુંબકને ટુકડાઓમાં તોડીને એક માત્ર ધ્રુવ મેળવવો શક્ય છે. | [ F ] |
| (ii) | ચુંબકના સમાન ધ્રુવો એકબીજાને અપાકર્ષે છે. | [ T ] |
| (iii) | જ્યારે કોઈ ગજિયા ચુંબકને લોખંડના ભૂકા પાસે લાવવામાં આવે છે, ત્યારે મોટાભાગનો લોખંડનો ભૂકો તેના મધ્ય ભાગમાં ચોંટે છે. | [ F ] |
| (iv) | મુક્તપણે લટકાવવામાં આવેલો ગજિયો ચુંબક હંમેશા ઉત્તર-દક્ષિણ દિશામાં સ્થિર થાય છે. | [ T ] |
સ્પષ્ટતા:
- (i) ખોટું: ચુંબકના ગમે તેટલા નાના ટુકડા કરવામાં આવે તો પણ ઉત્તર અને દક્ષિણ ધ્રુવ હંમેશાં જોડીમાં જ અસ્તિત્વ ધરાવે છે.
- (iii) ખોટું: લોખંડનો મોટાભાગનો ભૂકો ચુંબકના બંને છેડા (ધ્રુવો) પાસે ચોંટે છે, મધ્ય ભાગમાં ઘણો ઓછો ચોંટે છે.
પ્રશ્ન ૩. કોલમ I માં ચુંબકના એક ધ્રુવને બીજા ધ્રુવની નજીક મૂકવામાં આવે છે તેવી જુદી જુદી સ્થિતિઓ દર્શાવવામાં આવી છે. કોલમ II માં પરિણામી આંતરક્રિયા પૂરી કરો:
| કોલમ I | કોલમ II |
|---|---|
| N - N | અપાકર્ષણ |
| N - S | આકર્ષણ |
| S - N | આકર્ષણ |
| S - S | અપાકર્ષણ |
પ્રશ્ન ૪. અથર્વે એક પ્રયોગ કર્યો હતો જેમાં તેણે ગજિયો ચુંબક લઈને તેને સ્ટીલની યુ-પિનના ઢગલા પર ફેરવ્યું હતું. કોષ્ટક 4.3 માંથી કયો વિકલ્પ તેનું અવલોકન હોઈ શકે?
- સાચો વિકલ્પ: (i) સ્થાન A: 10, સ્થાન B: 2, સ્થાન C: 10.
- કારણ: ચુંબકના બંને છેડા (સ્થાન A અને સ્થાન C) તેના ધ્રુવો છે, જ્યાં ચુંબકીય આકર્ષણ બળ સૌથી વધુ હોવાથી ત્યાં વધુ પિન ચોંટે છે. ચુંબકનો મધ્ય ભાગ (સ્થાન B) ઓછું આકર્ષણ ધરાવતો હોવાથી ત્યાં ઓછી પિન ચોંટે છે.
પ્રશ્ન ૫. રેશ્માએ બજારમાંથી ત્રણ એકસરખા દેખાતા ધાતુના સળિયા ખરીદ્યા. આમાંથી બે ચુંબક હતા અને એક લોખંડનો ટુકડો હતો. તે અન્ય કોઈપણ સામગ્રીનો ઉપયોગ કર્યા વિના કયા બે ચુંબક છે તે કેવી રીતે ઓળખશે?
પદ્ધતિ: રેશ્મા ત્રણેય સળિયાઓને વારાફરતી એકબીજાની નજીક લાવીને ચકાસણી કરશે.
ઓળખ:
- ચુંબક ઓળખવાની સાચી કસોટી અપાકર્ષણ છે.
- જે બે સળિયાના છેડાઓને એકબીજાની નજીક લાવતાં કોઈ એક સ્થિતિમાં તેમની વચ્ચે અપાકર્ષણ (એકબીજાથી દૂર ધકેલાવવું) જોવા મળશે, તે બંને ચુંબક હશે.
- જે સળિયો અન્ય બંને સળિયાના કોઈ પણ છેડા સાથે માત્ર આકર્ષણ જ દર્શાવશે (ક્યારેય અપાકર્ષણ નહીં દર્શાવે), તે લોખંડનો ટુકડો હશે.
પ્રશ્ન ૬. તમને એક અંકિત ન થયેલા ધ્રુવોવાળું ચુંબક આપેલું છે. ધ્રુવો ચિહ્નિત થયેલ હોય તેવા બીજા ચુંબકની મદદથી તેના ધ્રુવો કેવી રીતે શોધી શકશો?
- જાણીતા ચુંબકના ઉત્તર ધ્રુવ (N) ને આપેલા અજાણ્યા ચુંબકના એક છેડા નજીક લાવો.
- જો બંને વચ્ચે અપાકર્ષણ થાય, તો અજાણ્યા ચુંબકનો તે છેડો ઉત્તર ધ્રુવ (N) હશે.
- જો બંને વચ્ચે આકર્ષણ થાય, તો અજાણ્યા ચુંબકનો તે છેડો દક્ષિણ ધ્રુવ (S) હશે.
- આ જ રીતે અજાણ્યા ચુંબકના બીજા છેડાની ચકાસણી કરીને બંને ધ્રુવો નક્કી કરી શકાય છે.
પ્રશ્ન ૭. એક ગજિયા ચુંબકમાં ધ્રુવો ચિહ્નિત કરેલા નથી. બીજા ચુંબકનો ઉપયોગ કર્યા વિના તેનો ઉત્તર ધ્રુવ કયા છેડે આવેલો છે તે તમે કેવી રીતે શોધી શકશો?
- ગજિયા ચુંબકની મધ્યમાં દોરી બાંધીને તેને કોઈ આધાર પરથી મુક્તપણે લટકાવો.
- ચુંબક સ્થિર થાય ત્યાં સુધી રાહ જુઓ.
- મુક્તપણે લટકાવેલું ચુંબક હંમેશાં ઉત્તર-દક્ષિણ દિશામાં જ સ્થિર થાય છે.
- સૂર્યોદય કે સૂર્યાસ્તના આધારે નક્કી કરેલી દિશાઓમાંથી, ચુંબકનો જે છેડો ઉત્તર દિશા તરફ સ્થિર થાય છે, તે ચુંબકનો ઉત્તર ધ્રુવ (N) કહેવાય છે.
પ્રશ્ન ૮. જો પૃથ્વી પોતે જ એક ચુંબક છે, તો શું તમે હોકાયંત્રમાં દિશા જોઈને પૃથ્વીના ચુંબકીય ધ્રુવોનું અનુમાન કરી શકો છો?
હા, અનુમાન કરી શકાય છે:
- મુક્તપણે લટકાવેલી હોકાયંત્રની સોયનો ઉત્તર ધ્રુવ પૃથ્વીના ભૌગોલિક ઉત્તર તરફ રહે છે.
- ચુંબકના અસમાન ધ્રુવો વચ્ચે આકર્ષણ થતું હોવાથી, પૃથ્વીના ભૌગોલિક ઉત્તર ધ્રુવની નજીક પૃથ્વીના અંતરિક ચુંબકનો દક્ષિણ ધ્રુવ આવેલો છે.
- તેવી જ રીતે, પૃથ્વીના ભૌગોલિક દક્ષિણ ધ્રુવની નજીક પૃથ્વીના આંતરિક ચુંબકનો ઉત્તર ધ્રુવ આવેલો છે.
પ્રશ્ન ૯. મિકેનિક સ્ક્રૂ ડ્રાઈવરથી સમારકામ કરતી વખતે સ્ટીલના સ્ક્રૂઝ નીચે પડી જતા હતા. આ સમસ્યાનું નિરાકરણ લાવવાનો માર્ગ સૂચવો.
- ઉકેલ: મિકેનિકે પોતાના સ્ક્રૂ ડ્રાઈવરના અગ્રભાગ (અણી) પર ગજિયા ચુંબકને એક જ દિશામાં વારંવાર ઘસીને તેને ચુંબક બનાવવું જોઈએ અથવા સ્ક્રૂ ડ્રાઈવર સાથે નાનું ચુંબક ચોંટાડવું જોઈએ.
- કારણ: સ્ટીલ એ ચુંબકીય સામગ્રી છે. ચુંબક બનેલું સ્ક્રૂ ડ્રાઈવર સ્ટીલના સ્ક્રૂને પોતાની તરફ આકર્ષીને ચોંટાડી રાખશે, જેથી સમારકામ વખતે સ્ક્રૂ વારંવાર નીચે પડશે નહીં.
પ્રશ્ન ૧૦. બે કંકણાકાર ચુંબક X અને Y ગોઠવ્યા છે. ચુંબક X વધુ નીચે ખસતું નથી. તેનું કારણ શું હોઈ શકે? કોઈ પણ ચુંબકને ધક્કો માર્યા વિના ચુંબક X ને ચુંબક Y ના સંપર્કમાં લાવવાનો માર્ગ સૂચવો.
- સંભવિત કારણ: ચુંબક X અને ચુંબક Y ના એકબીજાની સામે રહેલા ધ્રુવો સમાન (સજાતીય) ધ્રુવો છે. સમાન ધ્રુવો વચ્ચે અપાકર્ષણ થવાને કારણે ચુંબક X અદ્ધર રહે છે અને નીચે ખસતું નથી.
- સંપર્કમાં લાવવાનો માર્ગ: ચુંબક X ને સ્ટેન્ડમાંથી બહાર કાઢીને તેને ઊંધું (તેની બાજુ ઉલટાવીને) કરી ફરીથી સ્ટેન્ડ પર મૂકવું. આમ કરવાથી બંને ચુંબકના અસમાન ધ્રુવો સામસામે આવશે અને તેમની વચ્ચે આકર્ષણ થતાં ચુંબક X નીચે ખસીને ચુંબક Y ના સંપર્કમાં આવી જશે.
પ્રશ્ન ૧૧. ટેબલ પર ત્રણ ચુંબક ગોઠવાયેલા છે. જો છેડા (5) ની ધ્રુવીયતા N હોય, તો 1, 2, 3, 4 અને 6 ના છેડાની ધ્રુવીયતા કઈ હશે?
ચુંબકના ધ્રુવો હંમેશા જોડીમાં હોય છે (એક N હોય તો બીજો S થાય) અને આકર્ષણ ધરાવતા સામસામેના છેડા અસમાન ધ્રુવો હોય છે:
- છેડો ૫ = N (આપેલ છે)
- છેડો ૬ = S (એક જ ચુંબકનો બીજો છેડો)
- છેડો ૪ = S (છેડા ૫ (N) સાથે ચોંટેલો હોવાથી અસમાન ધ્રુવ)
- છેડો ૩ = N (તે જ ચુંબકનો બીજો છેડો)
- છેડો ૧ = N (છેડા ૬ (S) સાથે ચોંટેલો હોવાથી અસમાન ધ્રુવ)
- છેડો ૨ = S (તે જ ચુંબકનો બીજો છેડો)
🔬 “વધુ શીખીએ” (પ્રવૃત્તિઓ અને પ્રોજેક્ટ્સ)
- ચુંબકીય શક્તિની સરખામણી: વિવિધ આકારના ચુંબકો (ગજિયો, કંકણાકાર, નાળ ચુંબક) પાસે યુ-પિન લાવીને કયું ચુંબક સૌથી વધુ પિન આકર્ષે છે તે નોંધવું. જે ચુંબક વધુ પિન આકર્ષે તેની ચુંબકીય શક્તિ વધુ હોય છે.
- “કૂદતો દેડકો” (Hopping Frog) રમકડું: માપપટ્ટી પર કંકણાકાર ચુંબકોને એક જ સમાન ધ્રુવો ઉપર રહે તેમ ચોંટાડવા. પ્લાસ્ટિકની પટ્ટી પર કંકણાકાર ચુંબક ચોંટાડી તેના પર દેડકાનું ચિત્ર લગાવીને તેને માપપટ્ટી પર સરકાવતાં અપાકર્ષણના કારણે દેડકો કૂદકા મારશે.
- મેગ્લેવ ટ્રેન (Maglev Train): મેગ્લેવ ટ્રેન ચુંબકીય અપાકર્ષણના સિદ્ધાંત પર પાટાથી સહેજ અદ્ધર રહીને ઘર્ષણ વિના અતિ ઝડપે ચાલે છે.
- તબીબી ક્ષેત્રે ચુંબકનો ઉપયોગ: હોસ્પિટલોમાં શરીરના આંતરિક અંગોના નિદાન માટે વપરાતા MRI (મેગ્નેટિક રેઝોનન્સ ઇમેજિંગ) મશીનમાં શક્તિશાળી ચુંબકોનો ઉપયોગ થાય છે.
નોંધ : આપેલ જવાબમાં કે વિગતોમાં કોઇ ભૂલ હોય તો અમારો સંપર્ક trhelpmail@gmail.com પર કરો.